게으른 자를 위한 유체역학: 죽은 송어가 소용돌이만 타고 거꾸로 강을 거슬러 오르는 비결

다큐멘터리에서 거센 급류와 폭포를 뛰어넘는 연어와 송어를 볼 때면, 그들의 엄청난 근력과 스포츠맨십에 경외감을 느끼게 됩니다. 하지만 유체역학 물리학자들은 뜻밖의 사실을 알려줍니다. "물소용돌이 위치만 기가 막히면, 죽은 물고기도 상류로 헤엄쳐 올라갈 수 있습니다."

이그노벨 물리학상에 빛나는 이 전설적인 연구는 하버드 대학교 및 플로리다 대학교 휘트니 해양생물학연구소의 제임스 C. 랴오(James C. Liao) 박사가 이끌었습니다. 기존 생물학에서는 물고기가 물살을 가르는 행위를 극도의 에너지를 소모하는 근육 운동으로 보았지만, 랴오 박사는 자연계에 숨겨진 기막힌 치트키인 '수동 추진(Passive Propulsion)'을 입증해 냈습니다.

초고속 카메라가 포착한 장면은 과학계에서 가장 유쾌하면서도 경이로운 순간 중 하나였습니다.

근전도 센서에 근육 수축이나 신경 신호가 전혀 잡히지 않는(0%) 완벽한 사체 상태였음에도 불구하고, 죽은 송어는 마치 살아있는 것처럼 리드미컬하게 몸을 파도치듯 흔들기 시작했습니다! 장애물 뒤에서 번갈아 발생하는 소용돌이의 흡인력이 물고기 옆구리를 좌우로 당겨 자연스러운 추진 파동을 만들어낸 것입니다.

이 연구는 해양 로봇 공학에도 지대한 영향을 미쳤습니다. 무인 수중 잠수정(UUV) 설계에 카르만 걸음걸이 원리를 적용해, 배터리 소모를 거의 하지 않고 해류의 소용돌이 에너지만 빨아들여 장시간 순찰하는 친환경 수중 드론이 개발되고 있습니다.

살면서 거센 역풍을 만나 힘이 다 빠졌을 때는 이 송어를 떠올려 보세요. 무작정 힘으로 버티려 하지 말고, 주변의 흐름과 소용돌이를 잘 타면 물리학의 법칙이 여러분을 앞으로 밀어줄 테니까요.